KR20220132714A - 잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 잉크젯 프린팅 방법 - Google Patents

잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 잉크젯 프린팅 방법 Download PDF

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KR20220132714A
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고우리
사토시 토모에다
아츠시 야마우치
민청완
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 개시는 잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 잉크젯 프린팅 방법에 관한 것으로, 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 기판을 안착시킬 수 있는 기판 스테이지, 상기 기판 스테이지 위에 위치하는 갠트리 스테이지, 상기 갠트리 스테이지에 고정되어 있는 잉크 공급부 및 구동 회로부, 상기 잉크 공급부 및 상기 구동 회로부에 연결되어 있는 잉크젯 헤드를 탑재하는 잉크젯 헤드 어셈블리, 상기 잉크젯 헤드 어셈블리가 고정되어 있는 보정 스테이지, 및 상기 갠트리 스테이지에 대한 상기 보정 스테이지의 상대적인 위치를 조절하는 보정 구동부를 포함한다.

Description

잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 잉크젯 프린팅 방법{INKJET PRINTING APPARATUS AND METHOD FOR PRINTING USING THE SAME}
본 개시는 잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 잉크젯 프린팅 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 화면을 표시하는 장치로서, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있다. 이러한 표시 장치는 휴대 전화, 네비게이션, 디지털 사진기, 전자 북, 휴대용 게임기, 또는 각종 단말기 등과 같이 다양한 전자 기기들에 사용되고 있다.
이러한 표시 장치를 제조하는 과정에서 유기 발광층, 색 필터 등과 같은 층을 형성하기 위해 잉크젯 프린팅 공정이 이용될 수 있다. 잉크젯 프린팅 공정이 진행되는 과정에서 잉크젯 프린팅 공정의 대상이 되는 기판과 잉크젯 프린팅 장치의 헤드 사이의 상대적인 거리, 상대적인 각도가 변화할 수 있으며, 이에 따라 탄착 위치의 오차가 발생하게 되는 문제점이 있다.
최근에는 표시 장치의 대형화, 생산성 고도화가 이루어지고 있으며, 이에 따라 잉크젯 프린팅 장치의 헤드 수가 증가하고, 헤드 어셈블리의 크기가 커지며 중량이 증가하고 있다. 또한, 표시 장치의 고화질 요구에 의해 탄착 위치의 오차 허용범위도 줄어들고 있다. 이러한 오차를 줄이기 위한 보상 회로를 단순히 추가하는 경우에는 헤드 어셈블리의 크기 및 중량이 과도하게 커지는 문제점이 있다.
실시예들은 잉크젯 프린팅 장치의 헤드 어셈블리의 크기 및 중량을 과도하게 증가시키지 않으면서, 기판과 헤드 사이의 상대적인 거리 및 상대적인 각도의 변화에 따른 오차를 보정할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 잉크젯 프린팅 방법을 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 기판을 안착시킬 수 있는 기판 스테이지, 상기 기판 스테이지 위에 위치하는 갠트리 스테이지, 상기 갠트리 스테이지에 고정되어 있는 잉크 공급부 및 구동 회로부, 상기 잉크 공급부 및 상기 구동 회로부에 연결되어 있는 잉크젯 헤드를 탑재하는 잉크젯 헤드 어셈블리, 상기 잉크젯 헤드 어셈블리가 고정되어 있는 보정 스테이지, 및 상기 갠트리 스테이지에 대한 상기 보정 스테이지의 상대적인 위치를 조절하는 보정 구동부를 포함한다.
상기 잉크젯 헤드 어셈블리는 복수의 잉크젯 헤드를 탑재할 수 있다.
상기 갠트리 스테이지는 제1 방향으로 이동하고, 상기 기판 스테이지는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동할 수 있다.
상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 대해 수직일 수 있다.
상기 갠트리 스테이지는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 더 이동 가능할 수 있다.
상기 보정 구동부는 상기 기판과 상기 잉크젯 헤드 어셈블리 사이의 상대 거리 및 상대 각도가 일정하도록 상기 갠트리 스테이지에 대한 상기 보정 스테이지의 상대적인 위치를 보정 구동할 수 있다.
일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 상기 기판과 상기 잉크젯 헤드 어셈블리 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 측정하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 센서부는 적어도 3개의 센서를 포함할 수 있다.
상기 센서부는 상기 보정 스테이지에 고정될 수 있다.
상기 센서부는 상기 갠트리 스테이지에 고정될 수 있다.
상기 보정 구동부는 상기 보정 스테이지를 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 이동 가능한 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 보정 구동부는 적어도 3개의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 보정 구동부는 상기 보정 스테이지를 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 이동 가능한 제1 액츄에이터, 및 상기 보정 스테이지를 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 이동 가능한 제2 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 보정 구동부는 적어도 3개의 제1 액츄에이터 및 적어도 3개의 제2 액츄에이터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 상기 잉크젯 프린팅 장치를 전체적으로 지지하는 베이스, 및 상기 베이스에 고정되어 있는 갠트리 지지부를 더 포함하고, 상기 갠트리 스테이지는 상기 갠트리 지지부의 레일에 의해 이동할 수 있다.
일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 상기 갠트리 지지부 아래에 위치하는 유지 보수 스테이지를 더 포함하고, 상기 갠트리 스테이지가 이동하면서 상기 기판 스테이지 또는 상기 유지 보수 스테이지와 중첩할 수 있다.
일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 방법은 기판 스테이지에 기판을 로딩하는 단계, 상기 기판 위에 잉크젯 헤드 어셈블리를 대응시키고, 갠트리 스테이지를 이동시키면서 잉크를 토출하는 단계, 상기 기판과 상기 잉크젯 헤드 어셈블리 사이의 상대 거리 및 상대 각도에 대한 정보를 전달하는 단계, 및 상기 상대 거리 및 상기 상대 각도가 일정하도록 상기 갠트리 스테이지에 대한 상기 잉크젯 헤드 어셈블리의 상대적인 위치를 조절하는 단계를 포함한다.
상기 기판과 상기 잉크젯 헤드 어셈블리 사이의 상대 거리 및 상대 각도에 대한 정보를 전달하는 단계에서, 상기 상대 거리 및 상기 상대 각도를 측정하거나, 계산에 의해 도출해낼 수 있다.
상기 갠트리 스테이지는 제1 방향으로 이동 가능하고, 상기 기판 스테이지는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동 가능하고, 상기 보정 스테이지는 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 이동 가능하다.
상기 보정 스테이지는 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 더 이동 가능하다.
실시예들에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치의 헤드 어셈블리의 크기 및 중량을 과도하게 증가시키지 않으면서, 기판과 헤드 사이의 상대적인 거리 및 상대적인 각도의 변화에 따른 오차를 보정할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 측면도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 일부 구성 요소를 확대하여 나타낸 측면도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 일부 구성 요소를 확대하여 나타낸 측면도이다.
도 6은 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 일부 구성 요소를 확대하여 나타낸 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 평면도이고, 도 2는 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 측면도이며, 도 3은 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 일부 구성 요소를 확대하여 나타낸 측면도이다. 도 3은 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 갠트리 스테이지 및 이에 탑재되어 있는 구성 요소들을 도시하고 있다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 기판(101)을 안착시킬 수 있는 기판 스테이지(102), 기판 스테이지(102) 위에 위치하는 갠트리 스테이지(103)를 포함한다. 갠트리 스테이지(103)는 제1 방향으로 이동할 수 있으며, 예를 들면 제1 방향은 X축 방향일 수 있다. 기판 스테이지(102)는 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 이동할 수 있으며, 예를 들면 제2 방향은 X축 방향에 수직한 Y축 방향일 수 있다. 즉, 제1 방향과 제2 방향은 서로 교차하는 방향일 수 있다. 다만, 이러한 갠트리 스테이지(103)의 이동 방향 및 기판 스테이지(102)의 이동 방향은 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 갠트리 스테이지(103)는 제1 방향 및 제2 방향과 상이한 제3 방향으로 추가적으로 이동할 수 있다. 이때, 제3 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 수직한 Z축 방향일 수 있다. 즉, 갠트리 스테이지(103)는 X축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능할 수 있다. 또한, 기판 스테이지(102)는 X축 방향으로 추가적으로 이동할 수 있다. 또한, 기판 스테이지(102)는 Z축 방향 주위의 회전 방향인 ωz 방향으로 추가적으로 이동할 수도 있다.
기판 스테이지(102)는 기판(101)을 고정할 수 있는 판 형상의 부분과 이를 이동시킬 수 있는 레일을 포함할 수 있다. 기판 스테이지(102)는 2개의 레일을 포함할 수 있으며, 레일을 이용하여 기판(101)을 Y축 방향 등으로 이동시킬 수 있다. 기판(101)은 잉크젯 프린팅의 대상으로서, 기판 스테이지(102)에 의해 기판(101)의 위치를 이동시키면서 기판(101)의 상부면에 전체적으로 잉크를 분사하여 소정의 층을 형성할 수 있다. 예를 들면, 기판(101) 위에 유기 발광층을 형성할 수 있다.
갠트리 스테이지(103)는 기판 스테이지(102) 위에 위치할 수 있으며, 기판 스테이지(102)의 이동 방향에 대해 수직한 방향으로 이동할 수 있다. 갠트리 스테이지(103)가 X축 방향으로 이동하면서 기판(101)의 상부면에 잉크를 토출하여 소정의 층을 형성할 수 있다. 따라서, 기판(101)의 면적이 갠트리 스테이지(103)보다 큰 경우에도 갠트리 스테이지(103)가 X축 방향으로 이동하고, 기판 스테이지(102)가 Y축 방향으로 이동하면서 잉크를 토출함으로써, 기판(101) 위에 전체적으로 잉크젯 프린팅 공정을 수행할 수 있다. 또한, 갠트리 스테이지(103)는 Z축 방향으로도 이동이 가능하므로, 갠트리 스테이지(103)와 기판(101) 사이의 간격도 조절이 가능하다.
일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 베이스(105), 베이스(105)에 고정되어 있는 갠트리 지지부(104) 및 유지 보수 스테이지(106)를 더 포함할 수 있다.
베이스(105)는 잉크젯 프린팅 장치를 전체적으로 지지하는 바닥면을 의미한다. 기판 스테이지(102), 갠트리 지지부(104), 및 유지 보수 스테이지(106)는 베이스(105)에 고정되어 있으며, 이동하지 않는다.
갠트리 지지부(104)는 베이스(105)의 마주보는 양측 가장자리에 고정되어 있는 수직 기둥부와 양측의 수직 기둥부를 연결하는 수평부를 포함할 수 있다. 수평부에는 레일이 설치되어 있을 수 있고, 갠트리 스테이지(103)는 갠트리 지지부(104)의 레일에 의해 이동할 수 있다. 갠트리 지지부(104)와 기판 스테이지(102)는 중첩할 수 있다. 갠트리 지지부(104)의 레일과 기판 스테이지(102)의 레일은 교차할 수 있다. 이때, 갠트리 지지부(104)의 레일과 기판 스테이지(102)의 레일은 수직 교차할 수 있다.
유지 보수 스테이지(106)는 갠트리 지지부(104) 아래에 위치할 수 있으며, 갠트리 지지부(104)와 중첩할 수 있다. 갠트리 스테이지(103)는 갠트리 지지부(104)의 레일을 따라 X축 방향을 따라 좌우로 이동할 수 있다. 예를 들면, 갠트리 스테이지(103)가 좌측으로 이동하면 기판 스테이지(102)와 중첩할 수 있고, 갠트리 스테이지(103)가 우측으로 이동하면 유지 보수 스테이지(106)와 중첩할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하며 기판 스테이지(102)가 베이스(105)의 우측에 위치하고, 유지 보수 스테이지(106)가 베이스(105)의 좌측에 위치할 수도 있다. 이 경우에는 갠트리 스테이지(103)가 좌측으로 이동하면 유지 보수 스테이지(106)와 중첩하게 되고, 갠트리 스테이지(103)가 우측으로 이동하면 기판 스테이지(102)와 중첩하게 된다. 유지 보수 스테이지(106)는 잉크젯 헤드(107)를 양호한 상태로 유지하기 위한 각종의 기구를 탑재할 수 있다. 즉, 잉크젯 헤드(107)의 유지 보수가 필요한 경우 갠트리 스테이지(103)를 유지 보수 스테이지(106) 위로 이동시킬 수 있다. 잉크를 토출하는 공정이 진행되는 동안에는 갠트리 스테이지(103)가 기판 스테이지(102)와 중첩하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 갠트리 스테이지(103)에 고정되어 있는 잉크 공급부(111) 및 구동 회로부(112), 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드(107)를 탑재하는 잉크젯 헤드 어셈블리(108), 잉크젯 헤드 어셈블리(108)가 고정되어 있는 보정 스테이지(109), 갠트리 스테이지(103)와 보정 스테이지(109) 사이에 연결되어 있는 보정 구동부(110)를 더 포함할 수 있다.
잉크 공급부(111)는 갠트리 스테이지(103)에 고정되어 있으며, 갠트리 스테이지(103)의 이동에 따라 잉크 공급부(111)도 함께 이동할 수 있다. 잉크 공급부(111)는 잉크젯 헤드(107)에 공급할 수 있는 잉크를 저장하고 있는 저장 탱크, 펌프, 제어 밸브, 배관 등을 포함할 수 있다. 잉크 공급부(111)는 잉크 공급 회수 튜브를 통해 잉크젯 헤드(107)와 연결될 수 있으며, 잉크젯 헤드(107)에 잉크를 공급할 수 있다.
구동 회로부(112)는 갠트리 스테이지(103)에 고정되어 있으며, 갠트리 스테이지(103)의 이동에 따라 구동 회로부(112)도 함께 이동할 수 있다. 구동 회로부(112)는 잉크젯 헤드(107)가 잉크를 토출하기 위한 구동 신호를 생성하여 잉크젯 헤드(107)로 전달할 수 있다. 구동 회로부(112)는 전기 신호 전달 케이블 하네스를 통해 잉크젯 헤드(107)와 연결될 수 있으며, 잉크젯 헤드(107)에 소정의 신호를 전달하여 잉크젯 헤드(107)가 잉크를 토출할 수 있도록 한다.
잉크젯 헤드 어셈블리(108)는 적어도 하나의 잉크젯 헤드(107)를 탑재할 수 있다. 잉크젯 헤드 어셈블리(108)는 복수의 잉크젯 헤드(107)를 탑재할 수 있다. 편의상 도면에는 3개의 잉크젯 헤드(107)만을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 잉크젯 헤드(107)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 대형 패널을 형성하기 위한 경우 잉크젯 헤드 어셈블리(108)는 100개 이상의 잉크젯 헤드(107)를 탑재할 수 있다.
잉크젯 헤드(107)는 잉크 공급부(111)로부터 잉크를 공급 받고, 구동 회로부(112)로부터 잉크를 토출하기 위한 구동 신호를 인가 받아 기판 스테이지(102) 위에 안착된 기판(101)의 소정 위치에 잉크를 토출할 수 있다. 이때, 갠트리 스테이지(103)가 이동하면서 기판(101)의 소정의 행의 일측 가장자리로부터 타측 가장자리까지 잉크를 토출할 수 있다. 또한, 기판 스테이지(102)가 이동하면서, 이러한 과정을 반복하면서 기판(101) 위에 전체적으로 잉크를 토출하여 소정의 층을 형성할 수 있다.
보정 스테이지(109)는 보정 구동부(110)에 연결되어 있으며, 보정 구동부(110)에 의해 갠트리 스테이지(103)에 대한 상대적인 위치가 조절될 수 있다. 보정 스테이지(109)에는 잉크젯 헤드 어셈블리(108)가 고정되어 있다. 잉크젯 헤드 어셈블리(108)에 탑재되어 있는 복수의 잉크젯 헤드(107)는 각각 별개로 이동하지 아니하고, 보정 스테이지(109)의 이동에 따라 함께 이동할 수 있다. 보정 스테이지(109)는 보정 구동부(110)를 통해 갠트리 스테이지(103)에 연결되어 있으므로, 복수의 잉크젯 헤드(107)는 갠트리 스테이지(103)의 이동에 따라 함께 이동할 수 있다. 이때, 갠트리 스테이지(103)에 대한 보정 스테이지(109)의 상대적인 위치가 조절 가능하므로, 복수의 잉크젯 헤드(107)는 보정 스테이지(109)의 이동에 따라 함께 이동할 수 있다. 즉, 복수의 잉크젯 헤드(107)의 대략적인 이동은 갠트리 스테이지(103)를 이동시킴으로써, 메인으로 조절이 가능하고, 복수의 잉크젯 헤드(107)의 미세한 이동량 오차의 보정은 보정 스테이지(109)를 갠트리 스테이지(103)에 대해 이동시킴으로써, 서브로 조절이 가능하다.
보정 구동부(110)는 갠트리 스테이지(103)에 대한 보정 스테이지(109)의 상대적인 위치를 조절할 수 있다. 보정 구동부(110)는 보정 스테이지(109)를 갠트리 스테이지(103)에 대해 제3 방향 즉, Z축 방향으로 이동 가능한 액츄에이터를 포함할 수 있다. 따라서, 보정 구동부(110)에 의해 보정 스테이지(109)는 갠트리 스테이지(103)에 대해 아래로 이동하거나 위로 이동할 수 있다. 예를 들면, 보정 구동부(110)는 VCM, Piezo 액츄에이터 등으로 이루어질 수 있다. 보정 구동부(110)는 복수의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 편의상 보정 구동부(110)가 2개의 액츄에이터를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 보정 구동부(110)는 3개 이상의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 센서부(113)를 더 포함할 수 있다. 센서부(113)는 보정 스테이지(109)에 고정될 수 있다. 센서부(113)는 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 센서부(113)는 비접촉 변위계 등으로 이루어질 수 있다. 센서부(113)는 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 측정할 수 있는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 편의상 센서부(113)가 2개의 센서를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 센서부(113)는 3개 이상의 센서를 포함할 수 있다.
센서부(113)는 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 측정하여 해당 정보를 보정 구동부(110)로 전달할 수 있다. 잉크젯 프린팅 공정을 진행하는 과정에서 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리나 상대 각도는 변동이 발생할 수 있으며, 보정 구동부(110)는 이러한 변동을 상쇄시키도록 갠트리 스테이지(103)에 대한 보정 스테이지(109)의 상대적인 위치를 조절할 수 있다. 즉, 보정 구동부(110)는 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도가 일정하도록 갠트리 스테이지(103)에 대한 보정 스테이지(109)의 상대적인 위치를 보정 구동할 수 있다.
이러한 보정 구동에 의해 잉크젯 프린팅 공정이 진행되는 동안 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도가 일정하게 유지될 수 있다. 결과적으로 잉크젯 헤드(107)에서 토출되는 액적은 매우 정밀하게 기판(101) 위에 탄착될 수 있다. 또한, 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치에서 보정 구동이 이루어지는 부분은 보정 스테이지(109)로서, 보정 스테이지(109)에는 잉크젯 헤드(107)를 탑재하고 있는 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 및 센서부(113)만 고정되어 있으므로, 보정 구동부(110)의 사이즈, 소비 전력 등을 줄일 수 있다. 즉, 잉크 공급부(111), 구동 회로부(112) 등은 보정 스테이지(109)에 고정되어 있지 않고, 갠트리 스테이지(103)에 고정되어 있으므로, 보정 스테이지(109)를 최소화할 수 있다. 따라서, 갠트리 스테이지(103)의 사이즈도 작게 형성할 수 있고, 갠트리 지지부(104), 베이스(105) 등도 작게 형성할 수 있어 잉크젯 프린팅 장치의 크기를 불필요하게 대형화하지 않을 수 있다.
이하에서 도 4를 더욱 참조하여 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 4는 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 기판 스테이지(102)에 기판(101)을 로딩한다. (S1100) 기판(101)이 기판 스테이지(102) 위에 안착될 수 있다. 이때, 기판 스테이지(102)는 레일의 일측 단부에 위치할 수 있다. 잉크젯 프린팅 공정이 진행되는 과정에서 기판 스테이지(102)는 이동할 수 있으며, 레일의 타측 단부까지 이동할 수 있다. 기판 스테이지(102)는 제2 방향 예를 들면, Y축 방향으로 이동할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 기판 스테이지(102)의 이동 방향은 다양하게 변경될 수 있다.
이어, 기판(101) 위에 잉크젯 헤드 어셈블리(108)를 대응시키고, 갠트리 스테이지(103)를 이동시키면서 잉크를 토출한다. (S1200) 이때, 잉크젯 헤드 어셈블리(108)가 기판(101)의 일측 가장자리 위에 위치하도록 대응시킬 수 있다. 갠트리 스테이지(103)는 제1 방향 예를 들면, X축 방향으로 이동할 수 있다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직할 수 있다. 갠트리 스테이지(103)가 이동함에 따라 잉크젯 헤드 어셈블리(108)도 함께 이동하면서 잉크를 토출할 수 있다. 예를 들면, 잉크젯 헤드 어셈블리(108)는 기판(101)의 좌측 가장자리로부터 우측 가장자리에 이르기까지 잉크를 토출할 수 있다. 또한, 기판 스테이지(102)의 이동에 따라 기판(101)의 상측 가장자리로부터 하측 가장자리에 이르기까지 잉크를 토출할 수 있다.
이어, 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 측정한다. (S1300) 센서부(113)는 잉크젯 헤드 어셈블리(108)와 함께 보정 스테이지(109)에 고정되어 있다. 잉크젯 프린팅 공정을 진행하는 과정에서 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리나 상대 각도는 변동이 발생할 수 있다. 센서부(113)는 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 측정함으로써, 이러한 변동을 감지할 수 있다.
이어, 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상기 상대 각도가 일정하도록 갠트리 스테이지(103)에 대한 잉크젯 헤드 어셈블리(108)의 상대적인 위치를 조절한다. (S1400) 센서부(113)는 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 측정한 결과를 보정 구동부(110)로 전달할 수 있다. 보정 구동부(110)는 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도의 변동을 상쇄시키도록 갠트리 스테이지(103)에 대한 보정 스테이지(109)의 상대적인 위치를 조절할 수 있다. 즉, 보정 구동부(110)는 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도가 일정하도록 갠트리 스테이지(103)에 대한 보정 스테이지(109)의 상대적인 위치를 보정 구동할 수 있다.
이러한 보정 구동에 의해 잉크젯 프린팅 공정이 진행되는 동안 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도가 일정하게 유지될 수 있으며, 잉크 탄착 위치의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 잉크젯 프린팅 장치의 헤드 어셈블리의 크기 및 중량을 과도하게 증가시키지 않으면서, 기판과 헤드 사이의 상대적인 거리 및 상대적인 각도의 변화에 따른 오차를 보정할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시된 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 센서부가 고정되는 위치가 앞선 실시예와 상이하며, 이하에서 더욱 설명한다.
도 5는 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 일부 구성 요소를 확대하여 나타낸 측면도이다. 도 5는 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 갠트리 스테이지 및 이에 탑재되어 있는 구성 요소들을 도시하고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 기판을 안착시킬 수 있는 기판 스테이지, 기판 스테이지 위에 위치하는 갠트리 스테이지(203), 갠트리 스테이지(203)에 고정되어 있는 잉크 공급부(211) 및 구동 회로부(212), 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드(207)를 탑재하는 잉크젯 헤드 어셈블리(208), 잉크젯 헤드 어셈블리(208)가 고정되어 있는 보정 스테이지(209), 갠트리 스테이지(203)와 보정 스테이지(209) 사이에 연결되어 있는 보정 구동부(210)를 포함한다.
일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 센서부(213)를 더 포함할 수 있다. 앞선 실시예에서 센서부(113)는 보정 스테이지(109)에 고정될 수 있고, 기판(101)과 잉크젯 헤드 어셈블리(108) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 직접적으로 측정할 수 있다. 본 실시예에서 센서부(213)는 보정 스테이지(209) 대신 갠트리 스테이지(203)에 고정될 수 있고, 기판과 잉크젯 헤드 어셈블리(208) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 직접적으로는 측정할 수는 없다. 다만, 센서부(213)는 기판과 갠트리 스테이지(203) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 직접적으로 측정할 수 있고, 보정 구동부(210)의 구동량으로부터 계산을 통해 기판과 잉크젯 헤드 어셈블리(208) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 도출해낼 수 있다.
센서부(213)는 기판과 잉크젯 헤드 어셈블리(208) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 계산하여 해당 정보를 보정 구동부(210)로 전달할 수 있다. 잉크젯 프린팅 공정을 진행하는 과정에서 기판과 잉크젯 헤드 어셈블리(208) 사이의 상대 거리나 상대 각도는 변동이 발생할 수 있으며, 보정 구동부(210)는 이러한 변동을 상쇄시키도록 갠트리 스테이지(203)에 대한 보정 스테이지(209)의 상대적인 위치를 조절할 수 있다. 즉, 보정 구동부(210)는 기판과 잉크젯 헤드 어셈블리(208) 사이의 상대 거리 및 상대 각도가 일정하도록 갠트리 스테이지(203)에 대한 보정 스테이지(209)의 상대적인 위치를 보정 구동할 수 있다.
이러한 보정 구동에 의해 잉크젯 프린팅 공정이 진행되는 동안 기판과 잉크젯 헤드 어셈블리(208) 사이의 상대 거리 및 상대 각도가 일정하게 유지될 수 있으며, 잉크 탄착 위치의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치에서 보정 구동이 이루어지는 부분은 보정 스테이지(209)로서, 보정 스테이지(209)에는 잉크젯 헤드(207)를 탑재하고 있는 잉크젯 헤드 어셈블리(208)만 고정되어 있으므로, 앞선 실시예에서보다 보정 구동부(210)의 사이즈, 소비 전력 등을 더욱 줄일 수 있다. 즉, 잉크 공급부(211), 구동 회로부(212), 센서부(213) 등은 보정 스테이지(209)에 고정되어 있지 않고, 갠트리 스테이지(203)에 고정되어 있으므로, 보정 스테이지(209)를 최소화할 수 있다. 따라서, 앞선 실시예에 비해 센서부(213)의 크기의 제약이 좀 더 줄어들 수 있다. 즉, 센서부(213)의 크기가 좀 더 증가하더라도 보정 구동부(210)의 사이즈, 소비 전력 등에 영향을 미치지 않으므로, 센서부(213)를 좀 더 고정밀한 센서로 선택 가능하다.
다음으로, 도 6을 참조하여 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 6에 도시된 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 보정 구동부가 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터를 포함한다는 점에서 앞선 실시예와 상이하며, 이하에서 더욱 설명한다.
도 6은 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 일부 구성 요소를 확대하여 나타낸 측면도이다. 도 6은 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치의 갠트리 스테이지 및 이에 탑재되어 있는 구성 요소들을 도시하고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 기판을 안착시킬 수 있는 기판 스테이지, 기판 스테이지 위에 위치하는 갠트리 스테이지(303), 갠트리 스테이지(303)에 고정되어 있는 잉크 공급부(311) 및 구동 회로부(312), 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드(307)를 탑재하는 잉크젯 헤드 어셈블리(308), 잉크젯 헤드 어셈블리(308)가 고정되어 있는 보정 스테이지(309), 갠트리 스테이지(303)와 보정 스테이지(309) 사이에 연결되어 있는 보정 구동부(310)를 포함한다.
앞선 실시예에서 보정 구동부(110)는 보정 스테이지(109)를 갠트리 스테이지(103)에 대해 제3 방향 즉, Z축 방향으로 이동 가능한 액츄에이터를 포함할 수 있고, 보정 구동부(110)에 의해 보정 스테이지(109)는 갠트리 스테이지(103)에 대해 하측으로 이동하거나 상측으로 이동할 수 있다. 본 실시예에서 보정 구동부(310)는 보정 스테이지(309)를 갠트리 스테이지(303)에 대해 제3 방향으로 이동 가능한 제1 액츄에이터(310a), 및 보정 스테이지(309)를 갠트리 스테이지(303)에 대해 제1 방향 및 제2 방향으로 이동 가능한 제2 액츄에이터(310b)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향은 각각 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향일 수 있다.
따라서, 본 실시예에서 보정 구동부(310)에 의해 보정 스테이지(309)는 6자유도로 이동할 수 있다. 보정 스테이지(309)는 갠트리 스테이지(103)에 대해 위아래 방향으로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 좌우전후 방향으로도 이동할 수 있다. 즉, 보정 구동부(310)는 기판과 갠트리 스테이지(303) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 보정할 수 있을 뿐만 아니라 상대적인 X축 및 Y축 상의 위치 오차를 보정할 수 있고, Z축 방향 주위의 회전 방향인 ωz 방향의 위치 오차도 보정할 수 있다. 따라서, 앞선 실시예에 비해 더욱 정밀하게 오차를 보정할 수 있다. 보정 구동부(310)는 복수의 제1 액츄에이터(310a) 및 복수의 제2 액츄에이터(310b)를 포함할 수 있다. 편의상 보정 구동부(310)가 2개의 제1 액츄에이터(310a) 및 2개의 제2 액츄에이터(310b)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 보정 구동부(110)는 3개 이상의 제1 액츄에이터(310a) 및 3개 이상의 제2 액츄에이터(310b)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의한 잉크젯 프린팅 장치는 센서부(313)를 더 포함할 수 있다. 센서부(313)는 기판과 잉크젯 헤드 어셈블리(308) 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 측정하여 해당 정보를 보정 구동부(310)로 전달할 수 있다. 센서부(313)는 보정 스테이지(309)에 고정될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 센서부(313)는 갠트리 스테이지(303)에 고정될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
101: 기판
102: 기판 스테이지
103, 203, 303: 갠트리 스테이지
106: 유지 보수 스테이지
107, 207, 307: 잉크젯 헤드
108, 208, 308: 잉크젯 헤드 어셈블리
109, 209, 309: 보정 스테이지
111, 211, 311: 잉크 공급부
110, 210, 310: 보정 구동부
112, 212, 312: 구동 회로부
113, 213, 313: 센서부

Claims (20)

  1. 기판을 안착시킬 수 있는 기판 스테이지,
    상기 기판 스테이지 위에 위치하는 갠트리 스테이지,
    상기 갠트리 스테이지에 고정되어 있는 잉크 공급부 및 구동 회로부,
    상기 잉크 공급부 및 상기 구동 회로부에 연결되어 있는 잉크젯 헤드를 탑재하는 잉크젯 헤드 어셈블리,
    상기 잉크젯 헤드 어셈블리가 고정되어 있는 보정 스테이지, 및
    상기 갠트리 스테이지에 대한 상기 보정 스테이지의 상대적인 위치를 조절하는 보정 구동부를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 잉크젯 헤드 어셈블리는 복수의 잉크젯 헤드를 탑재하는 잉크젯 프린팅 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 갠트리 스테이지는 제1 방향으로 이동하고,
    상기 기판 스테이지는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동하는 잉크젯 프린팅 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 대해 수직인 잉크젯 프린팅 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 갠트리 스테이지는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 더 이동 가능한 잉크젯 프린팅 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 보정 구동부는 상기 기판과 상기 잉크젯 헤드 어셈블리 사이의 상대 거리 및 상대 각도가 일정하도록 상기 갠트리 스테이지에 대한 상기 보정 스테이지의 상대적인 위치를 보정 구동하는 잉크젯 프린팅 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 기판과 상기 잉크젯 헤드 어셈블리 사이의 상대 거리 및 상대 각도를 측정하는 센서부를 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 센서부는 적어도 3개의 센서를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 센서부는 상기 보정 스테이지에 고정되어 있는 잉크젯 프린팅 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 센서부는 상기 갠트리 스테이지에 고정되어 있는 잉크젯 프린팅 장치.
  11. 제6항에서,
    상기 보정 구동부는 상기 보정 스테이지를 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 이동 가능한 액츄에이터를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 보정 구동부는 적어도 3개의 액츄에이터를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  13. 제6항에서,
    상기 보정 구동부는
    상기 보정 스테이지를 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 이동 가능한 제1 액츄에이터, 및
    상기 보정 스테이지를 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 이동 가능한 제2 액츄에이터를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 보정 구동부는 적어도 3개의 제1 액츄에이터 및 적어도 3개의 제2 액츄에이터를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 잉크젯 프린팅 장치를 전체적으로 지지하는 베이스, 및
    상기 베이스에 고정되어 있는 갠트리 지지부를 더 포함하고,
    상기 갠트리 스테이지는 상기 갠트리 지지부의 레일에 의해 이동할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 갠트리 지지부 아래에 위치하는 유지 보수 스테이지를 더 포함하고,
    상기 갠트리 스테이지가 이동하면서 상기 기판 스테이지 또는 상기 유지 보수 스테이지와 중첩하는 잉크젯 프린팅 장치.
  17. 기판 스테이지에 기판을 로딩하는 단계,
    상기 기판 위에 잉크젯 헤드 어셈블리를 대응시키고, 갠트리 스테이지를 이동시키면서 잉크를 토출하는 단계,
    상기 기판과 상기 잉크젯 헤드 어셈블리 사이의 상대 거리 및 상대 각도에 대한 정보를 전달하는 단계, 및
    상기 상대 거리 및 상기 상대 각도가 일정하도록 상기 갠트리 스테이지에 대한 상기 잉크젯 헤드 어셈블리의 상대적인 위치를 조절하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 기판과 상기 잉크젯 헤드 어셈블리 사이의 상대 거리 및 상대 각도에 대한 정보를 전달하는 단계에서,
    상기 상대 거리 및 상기 상대 각도를 측정하거나, 계산에 의해 도출해내는 잉크젯 프린팅 방법.
  19. 제17항에서,
    상기 갠트리 스테이지는 제1 방향으로 이동 가능하고,
    상기 기판 스테이지는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동 가능하고,
    상기 보정 스테이지는 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 이동 가능한 잉크젯 프린팅 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 보정 스테이지는 상기 갠트리 스테이지에 대해 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 더 이동 가능한 잉크젯 프린팅 방법.
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